Регистрация / Вход
Прислать материал

Методика прочностных расчетов полой вагонной оси

ФИО: Крискович С. М.

Направление: Металлургия

Научный руководитель: д.т.н., проф. Романенко В.П.

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Технологии и оборудования трубного производства

Академическая группа: МО-10-5

Известно, что при передаче крутящего момента в оси возникают внутренние напряжения. Они максимальны в поверхностной части оси и близки к нулю в центральной. Из-за того, что материал в центральной части оси практически не испытывает нагрузки, целесообразно изготавливать полые вагонные оси. При этом осуществляется экономия металла (примерно на 80–100 кг) практически без снижения прочностных характеристик. Прочностные характеристики повышаются при получении внутреннего диаметра особо толстостенной заготовки винтовой прошивкой.

В работе были проведены расчеты сплошной и полой вагонной осей и оценка их прочностных характеристик. Были рассчитаны силы, действующие на ось при работе подвижного состава; рассчитаны изгибающие моменты и коэффициенты запаса сопротивления усталости для пяти выбранных сечений.

Рисунок 1 – Схемы полой оси и приложения расчетных усилий на основе разработанного варианта конструкции оси РУ1Ш

Для расчета был предложен вариант конструкции полой оси на базе сплошной оси РУ1Ш. Эта ось имеет отверстие переменного диаметра – 44 мм в шейке оси и 90 мм в средней части, участок переменного диаметра проходит от середины шейки оси до конца предподступичной части (рис. 1). В качестве расчетных сечений были выбраны: I–I шейка по внутренней кромке кольца подшипника; II–II шейка на расстоянии 10 мм от торца предподступичной части; III–III подступичная часть в плоскости круга катания колеса; IV–IV по середине оси; V–V средняя часть оси на расстоянии 10 мм от конца подступичной части.

Расчет и сравнительный анализ прочностных характеристик выявил, что коэффициент запаса прочности полой и сплошной осей отличаются в зависимости от диаметра внутреннего отверстия. Так при диаметре 90 мм максимальное отличие коэффициента запаса прочности наблюдается в сечении IV – коэффициент запаса прочности сплошной оси 2,39, а полой – 2,09. Средний коэффициент запаса прочности остальных сечений для сплошной оси составляет 2,32, а для полой – 2,2. В то же время коэффициенты запаса прочности полой оси удовлетворяют требованиям ГОСТ.